【萬能快捷智能充電器的創(chuàng)新設(shè)計與研究2400字】

萬能快捷智能充電器的創(chuàng)新設(shè)計與研究目錄TOC\o"1-2"\h\u9002萬能快捷智能充電器的創(chuàng)新設(shè)計與研究 11188引言 18678一、萬能快捷智能充電器的構(gòu)架思路 217022二、充電接口快換功能的實現(xiàn) 332589三、萬能快捷智能充電器的整體結(jié)構(gòu)和重量設(shè)計 35646四、結(jié)語 412141參考文獻(xiàn) 4摘要:為了研究具有輸出電壓調(diào)節(jié)、主動熱量耗散、充電接頭便捷替換的萬能快捷智能充電器，結(jié)合單片機(jī)AT80C52、電機(jī)驅(qū)動芯片ULN2003A、變換器DCDC、溫度傳感器DS18B20的特點設(shè)計控制電路，選用內(nèi)置微型風(fēng)扇和在殼體上預(yù)置進(jìn)出風(fēng)口的方式，在充電器工作溫度高于預(yù)設(shè)溫度閾值的條件下能夠自動進(jìn)行風(fēng)力散熱，同時利用LMO16液晶顯示屏實時顯示輸出電壓或當(dāng)前溫度數(shù)據(jù)，通過磁吸式結(jié)構(gòu)和單片機(jī)控制下的變換器電壓調(diào)節(jié)，能夠完成不同充電電壓移動設(shè)備間的充電，實現(xiàn)不同充電接口的快速轉(zhuǎn)換。萬能快捷智能充電器重量較輕、外部輪廓較小、攜帶方便，具有一定的實用價值。關(guān)鍵詞:充電器；磁吸式；萬能快捷引言隨著便攜式電子設(shè)備行業(yè)的快速發(fā)展，智能手機(jī)、平板等電子設(shè)備也隨之得到快速普及。為了增加便攜移動式電子設(shè)備的續(xù)航效果，常常也會增大充電器的功率。伴隨著充電器功率的增大也次生了發(fā)熱量增加“等不利因素，現(xiàn)有技術(shù)中很多手機(jī)充電器在充電過程中發(fā)熱過量導(dǎo)致其外殼溫度過高，甚至比較燙手。充電器工作時的較高溫度容易加快電子元器件的老化，帶來了一定的安全風(fēng)險。不同移動設(shè)備的充電接口不盡相同，30pin、Microusb、lightning、Type-c是目前常用移動設(shè)備上最常見的四種接口形式。過多的充電口配置也給用戶充電器的日常攜帶造成了困擾。近年來，許多專家學(xué)者對不同形式的充電器原理及其性能進(jìn)行了研究，這些研究分別通過無線充電技術(shù)、光致前體方法、快速響應(yīng)和長循環(huán)壽命控制分析了使用不同充電器充電條件下電源傳輸效率，電荷轉(zhuǎn)移速度、存儲和釋放電量之間的相互關(guān)系。后來，有人研究了全橋LLC諧振變換器拓?fù)?、雙三相PMSM，設(shè)計了額定電壓范圍內(nèi)充電時的功率控制策略，但目前針對輸出電壓手動調(diào)節(jié)、溫度超標(biāo)后熱量主動耗散、充電接頭便捷替換的萬能快捷智能充電器的設(shè)計研究還比較少見。立足當(dāng)前技術(shù)不足的情況，通過在殼體上設(shè)置多個通風(fēng)口，在現(xiàn)有充電器的基礎(chǔ)上增加散熱組件，提升充電器的散熱功能，利用溫度傳感器將檢測到的充電控制板溫度數(shù)據(jù)發(fā)送至微控制器中，經(jīng)微控制器驅(qū)動內(nèi)置在殼體中的風(fēng)扇電機(jī)轉(zhuǎn)動，運用顯示屏交互充電器的工作狀態(tài),添加DCDC變換器進(jìn)行不同移動設(shè)備所需電壓間的充電轉(zhuǎn)換，為不同負(fù)載的移動設(shè)備使用單一充電器進(jìn)行額定條件下的安全充電提供了可能，采用磁吸形式的接頭實現(xiàn)了多項快捷接頭的替換,為充電器的降溫安全驅(qū)動和萬能接頭轉(zhuǎn)換條件下的快速充電提出了一種新的方法。一、萬能快捷智能充電器的構(gòu)架思路為了實現(xiàn)萬能快捷智能充電，采用如下構(gòu)架思路:在充電器的殼體上設(shè)置多個通風(fēng)口，充電器殼體內(nèi)設(shè)置充電控制板，充電控制板上設(shè)置溫度傳感器和微控制器，溫度傳感器與微控制器連接，用于將檢測到的充電控制板的溫度數(shù)據(jù)發(fā)送至微控制器中，微控制器通過電機(jī)驅(qū)動電路與風(fēng)扇的電機(jī)連接，用于驅(qū)動內(nèi)置于殼體中的風(fēng)扇電機(jī)轉(zhuǎn)動，萬能快捷智能充電器的具體結(jié)構(gòu)原理如下圖1所示。圖1萬能快捷智能充電器結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示，實施充電控制的電路板是萬能快捷智能充電器的控制核心，其上集成設(shè)置有安全電路、功率電路等，外部由保護(hù)殼體進(jìn)行防護(hù)。由于充電控制板是充電器殼體內(nèi)主要發(fā)熱部件，將溫度傳感器集成在充電控制板上，可以實時檢測充電時的發(fā)熱溫度，在微控制器中預(yù)設(shè)發(fā)熱溫度閾值，當(dāng)溫度大于該閾值時，微控制器控制風(fēng)扇啟動工作，從而實現(xiàn)風(fēng)力散熱功能。二、充電接口快換功能的實現(xiàn)為了實現(xiàn)不同移動設(shè)備充電接口之間的快速轉(zhuǎn)換，采用不同的磁吸接頭，將輸入電能轉(zhuǎn)為其它不同移動設(shè)備、電池的充電電源。磁吸式充電線利用異名磁極相互吸引的特性實現(xiàn)吸附功能，由母端組件和與其同軸的公端組件共同組成。磁吸線兩端分別設(shè)置磁性物質(zhì)和磁鐵，當(dāng)兩端距離縮小至磁力控制范圍以內(nèi)時，就可以自動對吸充電，用戶操作簡單方便，其模型結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖4磁吸式充電線結(jié)構(gòu)模型由于使用了磁吸充電器，可以實現(xiàn)不同電子設(shè)備與220V電壓之間的充電。為了防止移動電子設(shè)備的過充現(xiàn)象，使用電壓差充電模式，即充電過程中,充電電流的大小與充電器輸出電壓和充電電池電壓的差值負(fù)相關(guān)，直到兩端電壓相等時充電電流降低至0，充電過程結(jié)束。三、萬能快捷智能充電器的整體結(jié)構(gòu)和重量設(shè)計以常見充電器外形為例，構(gòu)建萬能快捷充電器外部輪廓，如圖3所示。圖3萬能快捷充電器外部輪廓注:1-進(jìn)風(fēng)口;2-出風(fēng)口;3-USB輸出端;4-220V電源接頭;5-工作指示燈;6-液晶屏從萬能快捷充電器外部輪廓圖中可見，所示案例中的充電器外部輪廓主要由置于左側(cè)的進(jìn)風(fēng)口1、置于右側(cè)頂部和底部對稱分布的出風(fēng)口2、輸出充電電壓的USB輸出端3、給充電器供電的220V電源接頭4、工作指示燈5和液晶屏6組成。當(dāng)充電器工作狀態(tài)下內(nèi)部溫度超過預(yù)設(shè)閾值時，內(nèi)部風(fēng)扇工作，帶動氣流從進(jìn)風(fēng)口1進(jìn)入充電器內(nèi)部，通過上下兩側(cè)對稱分布的出風(fēng)口2流出，實現(xiàn)了內(nèi)部過高溫度的耗散，充電器內(nèi)腔溫度得以控制，在此過程中，工作指示燈5和液晶屏6實時顯示充電器當(dāng)前工作狀態(tài)。萬能快捷充電器外部輪廓和常見充電器區(qū)別主要在于進(jìn)出散熱風(fēng)口和液晶顯示器的設(shè)置,其余相差不大。四、結(jié)語萬能快捷智能充電器由實施充電控制的電路板和保護(hù)內(nèi)部電氣元件的殼體構(gòu)成。殼體上設(shè)置多個通風(fēng)口，在充電控制板上設(shè)置DS18B20溫度傳感器和與之相連的AT80C52單片機(jī)，用于將檢測到的充電控制板溫度數(shù)據(jù)發(fā)送至微控制器中。殼體內(nèi)設(shè)置經(jīng)電機(jī)驅(qū)動電路與微控制器連接的風(fēng)扇電機(jī)，從而使得內(nèi)置風(fēng)扇電機(jī)能夠在微控制器的調(diào)控下進(jìn)行轉(zhuǎn)動工作。通過增加設(shè)置風(fēng)扇實現(xiàn)了對充電器過多發(fā)熱量的風(fēng)力耗散，減少了常見大功率快充充電器散熱問題，增強了充電器的安全性能，在一定程度上提高了使用壽命;通過指示燈可以指示風(fēng)扇的工作狀態(tài)，向用戶做到即時反饋，借助LM016顯示屏可以顯示輸出電壓或當(dāng)前溫度的實時數(shù)據(jù)，方便用戶進(jìn)行實時查看。利用磁吸式結(jié)構(gòu)，解決了不同移動設(shè)備充電時接口轉(zhuǎn)換不便的難題。萬能快捷智能充電器重量較輕、外部輪廓較小、攜帶方便，具有一定的實用價值。參考文獻(xiàn)[1]陳志椿.基于3D打印技術(shù)下電子設(shè)備行業(yè)的應(yīng)用研究[J